JP2003318453A - 熱電発電システム及び熱電発電ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一般家庭、各種商業施設、各種製造施設、各
種公共施設などで発電を行ってもそれほど運転コストが
高くならず、そのためにこれらの施設において広く普及
させることが可能な熱電発電システムを提供することを
目的とする。 【解決手段】 温泉水を熱源として熱電発電を行うため
の熱電発電装置であって、一般家庭、各種商業施設、各
種製造施設、各種公共施設などに設置され、風呂、暖房
などに用いる温泉水を貯蔵する温水タンク３０に温泉水
を供給するための供給ライン３２に接続されたサブタン
ク１２０と、このサブタンク１２０中の温泉水を熱源と
して熱電発電を行う熱電発電装置１５０と、を有するこ
とを特徴とする熱電発電装置１１０。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、温泉水を利用して
効率のよい発電を行うことのできる熱電発電システムに
関する。また、この熱電発電システムに用いるための熱
電発電ユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】温泉水を利用して発電を行う熱電発電シ
ステムは、太陽光を利用して発電を行う太陽光発電シス
テムとは異なり、太陽光の利用ができない夜間において
も発電を行うことができるという特徴を有しており、太
陽光発電システムとともに、その普及が期待されてい
る。

【０００３】図１２は、熱電発電システムに用いられる
熱電発電素子の熱電発電機能を説明するための図であ
る。図１２（ａ）は多数のペルチェ素子が直列に接続さ
れた構造を有する熱電発電素子８００の熱電発電機能を
説明する図であり、図１２（ｂ）は多数のペルチェ素子
が並列に接続された構造を有する熱電発電素子８０２の
熱電発電機能を説明する図である。

【０００４】熱電発電素子８００は、図１２（ａ）に示
されるように、吸熱側電極８３０Ｈと放熱側電極８３０
Ｌとの間に、Ｐ型半導体８１０Ｐと、Ｎ型半導体８１０
Ｎとを交互にπ型に配列させた構造を、吸熱側セラミク
ス８２０Ｈと放熱側セラミクス８２０Ｌとでさらにサン
ドイッチした構造を有している。

【０００５】このため、吸熱側電極８３０Ｈ側を、熱水
に接触させる等の手段により放熱側電極８３０Ｌ側より
も高温状態とすると、熱電発電素子８００の上部（吸熱
側電極８３０Ｈ側）においては周囲からエネルギを吸収
して電子がエネルギレベルの低い状態から高い状態へと
移行し、下部（放熱側電極８３０Ｌ側）においては、電
子がエネルギレベルの高い状態から低い状態へと移行し
て余ったエネルギを周囲の結晶格子に与える。このた
め、熱が矢印Ｄ方向に伝達されるとともに熱電発電素子
８００には起電力が生じる。

【０００６】すなわち、Ｎ型半導体８１０Ｎにおいて電
子（−）が矢印Ｂ方向に、またＰ型半導体８１０Ｐにお
いてはホール（＋）が矢印Ｃ方向に流れ、結果として電
流がＮ型半導体８１０ＮからＰ型半導体８１０Ｐの方向
（電子はＰ型半導体８１０ＰからＮ型半導体８１０Ｎの
方向）に流れることになる。

【０００７】これによって、放熱側電極８３０Ｌに導電
線によって接続された電圧計Ｖ及び電流計Ａの針が、発
生した電圧及び電流に応じて振れるとともに、負荷に電
流が流れ所定の動作を行われる。その結果、熱エネルギ
は電気エネルギに変換され、変換された電気エネルギー
は、負荷部分で有効に利用される。図１２（ｂ）の熱電
発電素子８０２においても、基本的には図１２（ａ）の
熱電発電素子８００の場合と同じように、熱電発電機能
を発揮する。

【０００８】特開平１１−２４７７５３号公報には、こ
のような熱電発電素子を用いて、熱水（温泉水）を利用
して効率のよい発電を行うことのできる熱電発電システ
ムや、この熱電発電システムに用いられる熱電発電装置
が開示されている。図１３は、同公報に記載された熱電
発電装置の外観図である。図１３に示されるように、こ
の熱電発電装置９００は、熱水取込口９３０から熱水を
取り込み熱水排水口９３２より熱水を排水する熱水流路
９２２と、冷水取込口９３４から冷水を取り込み冷水排
水口９３６より冷水を排水する冷水流路９２６と、一端
部が熱水流路に熱的に接続され他端部が冷水流路に熱的
に接続された熱電発電素子９２４と、を備えている。

【０００９】このため、熱水流と冷水流の温度差を熱電
発電素子９２４に与えることによって発電を行うように
しているため、常に新しい熱水と冷水が発電のために供
給され、熱電発電素子９２４の両端の温度差を維持し
て、高い発電効率を得ることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来技術においては、常に新しい熱水と冷水が必要である
ため、一般家庭、各種商業施設、各種製造施設、各種公
共施設などで発電を行うためにはまだまだ運転コストが
高くついてしまい、そのためにこれらの施設において熱
電発電システムを広く普及させることが困難であるとい
う問題点があった。

【００１１】そこで、本発明は、一般家庭、各種商業施
設、各種製造施設、各種公共施設などで発電を行っても
それほど運転コストが高くならず、そのためにこれらの
施設において広く普及させることが可能な熱電発電シス
テムを提供することを目的とする。また、本発明は、こ
のような熱電発電システムに好適に用いられる熱電発電
ユニットを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】（１）本発明の熱電発電
システムは、温泉水を熱源として熱電発電を行うための
熱電発電システムであって、一般家庭、各種商業施設、
各種製造施設、各種公共施設などに設置され、風呂、暖
房などに用いる温泉水を貯蔵する温水タンクに温泉水を
供給するための供給ラインに接続された熱電発電用サブ
タンクと、この熱電発電用サブタンク中の温泉水を熱源
として熱電発電を行う熱電発電装置と、を有することを
特徴とする。

【００１３】出願人（株式会社イングスシナノ）の本社
所在地である下諏訪町（長野県）は、温泉の町として広
く知られている。この下諏訪町においては、一般家庭、
各種商業施設、各種製造施設、各種公共施設などには、
温泉水が引かれ、それぞれ風呂、暖房などに用いられて
いる。温泉水は、これらの施設にそれぞれ分散して設置
されている温水タンクに常時供給されており、このた
め、温水タンクの温度は常時ほぼ一定に保たれている。
そして、この温水タンクに供給された温泉水は、必要に
応じて、さらに温泉、暖房器具などに供給されている。

【００１４】本発明の熱電発電システムによれば、この
ようにすでに設置されている温水タンクに温泉水を供給
するための供給ラインに熱電発電用サブタンクを接続
し、この熱電発電用サブタンク中の温泉水を熱源として
用いて熱電発電を行うため、発電のためにとりたてて新
しい温泉水を必要としなくなり運転コストを安価なもの
にすることができる。このため、これらの施設において
広く普及させることが可能な熱電発電システムとなる。

【００１５】また、上記した熱電発電用サブタンクは、
上記した温水タンクとは別体であるため、設置作業が容
易であり設置コストも安価になり、またメンテナンスも
容易であり運転コストも安価になる。このため、これら
の施設において広く普及させることが可能な熱電発電シ
ステムとなる。

【００１６】（２）上記（１）に記載の熱電発電システ
ムにおいては、前記熱電発電用サブタンクは、前記供給
ライン中に設置されてなることが好ましい。

【００１７】このように構成することにより、この熱電
発電用サブタンクには常に新鮮な温泉水が供給されるこ
とになるため、温泉水の温度低下がなく常時安定した熱
電発電を行うことが可能となる。

【００１８】（３）上記（１）に記載の熱電発電システ
ムにおいては、前記熱電発電用サブタンクは、前記温水
タンクに併設して設置されてなることが好ましい。

【００１９】このように構成することにより、この熱電
発電用サブタンクは、本来風呂、暖房などに用いる温泉
水を貯蔵する温水タンクに併設されて配置されることに
なるため、メンテナンスや管理が容易になる。

【００２０】（４）上記（３）に記載の熱電発電システ
ムにおいては、前記熱電発電用サブタンクは、前記温水
タンクの底部に設置されてなることが好ましい。

【００２１】前記温水タンクは、家庭などの施設に容易
に温泉水を供給できるようにするため、通常温泉水の使
用場所よりも高い場所に設置されている。このため、設
置作業が容易であり設置コストも安価になり、またメン
テナンスも容易であり運転コストも安価になる。このた
め、これらの施設において広く普及させることが可能な
熱電発電システムとなる。

【００２２】また、上記したように、温水タンクは通常
温泉水の使用場所（風呂、暖房器具など）よりも高い場
所に設置されているため、温水タンクの下部には通常大
きな空間が存在し、放熱のためのスペースを十分確保す
ることができる。また、温水タンクの底は常に日陰とな
るため、熱電発電素子に太陽光が照射されることはな
く、そのため、熱電発電素子全体が温まって温度差が確
保できなくなることもなくなる。また、温水タンクの下
部は風通しがいいので、放熱効率も高く、その結果、熱
電発電効果も高くなる。

【００２３】（５）上記（１）乃至（４）のいずれかに
記載の熱電発電システムにおいては、前記熱電発電装置
は、大気中に熱を放出する放熱部材をさらに有すること
が好ましい。

【００２４】このように構成することにより、本発明の
熱電発電システムは、放熱のための冷却水を必ずしも必
要としないため、運転コストをさらに安価なものにする
ことができる。このため、これらの施設において広く普
及させることが可能な熱電発電システムとなる。

【００２５】下諏訪町は諏訪湖を囲む諏訪盆地に位置し
ており、その標高は７５０メートル以上である。このた
め、冬季には、最低気温は氷点下１０度以下となり、１
日を通じても気温が摂氏０度以下である日が多い。この
ため、極めて効率的に放熱部材から熱が放出されるの
で、熱電発電素子の温度差を十分確保することができ、
その結果、効率のよい熱電発電を行うことができる。な
お、下諏訪町においては、夏季においても日陰ではかな
り涼しいため、熱電発電用サブタンクを日陰に配置すれ
ば、熱電発電素子全体が温まって温度差が確保できなく
なることもない。

【００２６】上記（５）に記載の熱電発電システムにお
いては、前記放熱部材は、水溜り、河川、雪、氷、水道
水などの冷熱留に接触可能な構造を有することが好まし
い。

【００２７】このように構成することにより、放熱部材
から大気に放熱が行われるのに加えて、これらの冷熱留
にも放熱が行われることになる。このため、放熱効率が
向上する。

【００２８】上記（５）に記載の熱電発電システムにお
いては、前記放熱部材に太陽光があたらないように構成
されたひさしをさらに有することが好ましい。

【００２９】上記（５）において、熱電発電装置の放熱
効率をさらに向上させるためには放熱部材を大きくする
ことが好ましいが、こうすると放熱部材の一部が太陽光
に照射され放射効率が低下する可能性を生じる。このよ
うな場合であっても、このようなひさしを設けることに
よって、放熱効率の低下が抑制され、熱電発電効率の低
下を抑制することができる。

【００３０】（６）上記（５）に記載の熱電発電システ
ムにおいては、前記サブタンクと前記放熱部材との間に
配置される格子状の断熱部材をさらに有し、この格子状
の断熱材の各空間部に熱電発電素子が収容されてなるこ
とが好ましい。

【００３１】このように構成すると、熱電発電に寄与し
ない熱（熱伝導、熱放射、熱対流により温泉水から放熱
部材へ伝達されてしまう熱）の伝達が効果的に抑制され
る結果、熱電発電素子の放熱面における温度上昇が効果
的に抑制される。その結果、熱電発電効率が向上する。

【００３２】（７）上記（１）乃至（４）のいずれかに
記載の熱電発電システムにおいいては、前記熱電発電装
置は、温泉水の熱を熱電発電素子の吸熱面に伝達するた
めのヒートパイプをさらに有してなることが好ましい。

【００３３】ここで、ヒートパイプとは、内部に燈心状
の毛細管物質をライニングした真空状態の金属パイプに
少量の作動液を入れた熱輸送装置である。熱は、作動液
の蒸発によって一端から吸収され、蒸気の凝縮によって
他端で放出される。ヒートパイプは銀の数百倍以上の極
めて高い熱伝導性を有する。このため、本発明の熱電発
電システムにおいては、温泉水から熱電発電素子への熱
の伝達が容易に行われる結果、熱電発電効率を向上させ
ることができる。

【００３４】この場合、管状のヒートパイプの一方端を
熱電発電素子の吸熱部に熱的に接触させることもできる
が、管状のヒートパイプの一方端を銅などの金属の吸熱
ブロックに一旦接触させ、その吸熱ブロックを熱電発電
素子の吸熱部に熱的に接触させるようにしてもよい。

【００３５】また、熱的接触効率を向上させるため、上
記したヒートパイプの一方端を箱型にしたものを用いる
ことが好ましい。

【００３６】（８）本発明の熱電発電システムは、温泉
水を熱源として熱電発電を行うための熱電発電システム
であって、一般家庭、各種商業施設、各種製造施設、各
種公共施設などに設置され、風呂、暖房などに用いる温
泉水を熱源として熱電発電を行う熱電発電装置、を有す
る熱電発電システムであって、前記熱電発電装置は、前
記温泉水の熱を熱電発電素子の吸熱面に伝達するための
ヒートパイプを有してなることを特徴とする。

【００３７】このように、本発明の熱電発電システム
は、上記（７）に記載した熱電発電システムのように温
泉水の供給ラインに接続された熱電発電用サブタンク中
の温泉水を熱源として熱電発電を行うものに限られず、
各家庭などに供給される温泉水を熱源として熱電発電を
行う熱電発電装置であればどのような熱電発電システム
であっても、上記（７）と同様の効果が得られる。すな
わち、ヒートパイプの極めて高い熱伝導率によって、温
泉水から熱電発電素子への熱の伝達が容易に行われる結
果、熱電発電効率を向上させることができるのである。

【００３８】（９）本発明の熱電発電システムは、上記
（１）乃至（８）のいずれかに記載の熱電発電システム
であって、この熱電発電システムからの電力を集電する
集電装置と、この集電装置からの電力を交流に変換する
ＤＣ／ＡＣインバータと、電力会社から購入する電力や
電力会社に売却する電力の量を計測する売買電力計と、
前記ＤＣ／ＡＣインバータからの交流電力を家庭用負荷
又は／及び電力会社へ導いたり電力会社からの電力を家
庭用負荷に導いたりする分電盤と、これらの必要な制御
を行う制御回路と、をさらに備えたことを特徴とする。

【００３９】本発明の熱電発電システムは、熱電発電素
子の放熱面における熱を大気中に放出するため、外気温
によって出力が変動する。また、各家庭などにおける電
力使用量も時間とともに変動する。しかしながら、上記
のように構成すると、電力があまったときは電力会社に
その電力を販売することができ、電力が足らないときは
その足らない電力を電力会社から購入することができ
る。このため、電力会社との電力の売買が容易になり、
国の代替エネルギー推進の政策にも沿うものとなる。

【００４０】上記（９）に記載の熱電発電システムにお
いては、集電装置からの電力を蓄える充電池と、この充
電池に充電を行う充電回路と、をさらに備えたものであ
ることが好ましい。

【００４１】このように構成すると、あまった電気の全
部又は一部は電力会社に販売せずに充電池に充電してお
くこともできる。充電池は、効率低下を抑制するため
に、各施設の屋内に設置することが好ましい。

【００４２】上記（９）に記載の熱電発電システムにお
いては、日時や気温や湿度や温泉水の温度や前記売買電
力計で計測された結果などを表示するモニタリングシス
テムをさらに備えたものであることが好ましい。

【００４３】このように構成すると、熱電発電装置によ
って発電された電力の量や、電力会社に販売した電力の
量（及び代金）、電力会社から購入した電力の量（及び
代金）の目に見える管理ができるようになる。すなわ
ち、熱電発電システムを導入した効果が目に見えるよう
になり、この熱電発電システム導入の効果を確認しなが
らこのシステムを運用することができる。この結果、火
力発電や原子力発電を代替する代替エネルギーの普及・
啓蒙にも役立つ。さらにこの熱電発電システムの効果を
デモンストレーションするためのモデルハウスを設置す
れば、さらに、火力発電や原子力発電を代替する代替エ
ネルギーの普及・啓蒙にも役立つ。

【００４４】（１０）本発明の熱電発電ユニットは、
（１）乃至（８）のいずれかに記載の熱電発電システム
に用いるための熱電発電ユニットであって、前記供給ラ
インに接続されるように構成された熱電発電用サブタン
クと、この熱電発電用サブタンク中の温泉水を熱源とし
て熱電発電を行うための熱電発電装置とを有してなるこ
とを特徴とする。

【００４５】このため、本発明の熱電発電ユニットは、
上記（１）乃至（８）のいずれかに記載の優れた熱電発
電システムを構成する際に好適に用いることができる。

【００４６】（１１）本発明の熱電発電システムは、温
水を貯蔵する温水タンクと、この温水タンク中の温水を
熱源として熱電発電を行う熱電発電装置と、を有する熱
電発電システムであって、前記熱電発電装置は、前記温
水の熱を熱電発電素子の吸熱面に伝達するためのヒート
パイプを有してなることを特徴とする。

【００４７】このように、本発明の熱電発電システム
は、上記（７）に記載した熱電発電システムのように温
泉水の供給ラインに接続された熱電発電用サブタンク中
の温泉水を熱源として熱電発電を行うものに限られず、
温水タンク中の温水を熱源として熱電発電を行う熱電発
電装置であればどのような熱電発電システムであって
も、上記（７）と同様の効果が得られる。すなわち、ヒ
ートパイプの極めて高い熱伝導率によって、温水から熱
電発電素子への熱の伝達が容易に行われる結果、高い熱
電発電効率を得ることができるのである。

【００４８】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明の実
施の形態を詳しく説明する。

【００４９】（実施形態１）図１は、本発明の実施形態
１に係る熱電発電システム１００の説明図である。図２
は 本発明の実施形態１に係る熱電発電システムの部分
拡大図である。図１及び図２に示されるように、実施形
態１に係る熱電発電システム１００は、温泉水を熱源と
して熱電発電を行うための熱電発電システムである。

【００５０】温水タンク３０は、暖房などに用いる温泉
水を貯蔵する温水タンクであって、一般家庭、各種商業
施設、各種製造施設、各種公共施設などに設置されてい
る。温水タンク３０には、供給ライン３２を介して温泉
水が常時又は間欠的に供給されている。温泉水の供給は
取水バルブ３２Ｖの開閉により行っている。また、温水
タンク３０にはオーバーフローした温泉水を排水するた
めのオーバーフロー管３４と、温水タンク３０の底にた
まったゴミなどを除去するためのドレイン管３６が接続
されている。ゴミなどを除去する際にはドレインバルブ
３６Ｖを開くことにより行う。この除去されたゴミなど
は、オーバーフローした温泉水とともに排水溝４２に排
出される。屋内に設置された風呂桶２２などに温泉水を
供給するための屋内導入管３８が接続されている。温泉
水の供給は屋内導入バルブ３８Ｖの開閉により行う。

【００５１】熱電発電システム１００は、温水タンク３
０に温泉水を供給するための供給ライン３２に接続され
た熱電発電ユニット１１０を備えている。そして、この
熱電発電ユニット１１０は、サブタンク本体１３０とこ
のサブタンク本体を断熱するために設けられた断熱材１
４０とからなる熱電発電用サブタンク１２０と、熱電発
電素子Ａと断熱材１６０と放熱部材１７０とを備えた熱
電発電装置１５０と、を備えている。この熱電発電装置
１５０は、熱電発電用サブタンク１２０中の温泉水を熱
源として熱電発電を行う。熱電発電ユニット１１０は、
電力線５２を介して、発電された電力を屋内制御装置５
４に送電する。

【００５２】熱電発電システム１００によれば、各家庭
などにすでに設置されている温水タンク３０に温泉水を
供給するための供給ライン３２に熱電発電ユニット１１
０を接続し、この熱電発電ユニット１１０中の熱電発電
用サブタンク中の温泉水を熱源として用いて熱電発電を
行うため、発電のためにとりたてて新しい温泉水を必要
としなくなり運転コストを安価なものにすることができ
る。このため、これらの施設において広く普及させるこ
とが可能な熱電発電システムとなる。

【００５３】また、熱電発電用ユニット１１０は、温水
タンク３０とは別体であるため、設置作業が容易であり
設置コストも安価になり、またメンテナンスも容易であ
る。このため、実施形態１に係る熱電発電システム１０
０は、これらの施設において広く普及させることが可能
な熱電発電システムとなる。また、熱電発電ユニット１
１０は、供給ライン３０中に設置されているため、熱電
発電用サブタンク１２０には常に新鮮な温泉水が供給さ
れることになるため、温泉水の温度低下がなく常時安定
した熱電発電を行うことが可能となる。

【００５４】図２に示されるように、熱電発電装置１５
０は、放熱部材１７０をさらに有している。このため、
熱電発電システム１００は、放熱のための冷却水を必ず
しも必要としなくなり、運転コストをさらに安価なもの
にすることができる。このため、これらの施設において
広く普及させることが可能な熱電発電システムとなる。

【００５５】この熱電発電システム１００においては、
放熱部材１７０は、水溜り、河川、雪、氷、水道水など
の冷熱留に接触可能な構造とすることもできる。このよ
うに構成すれば、放熱効率がさらに向上する。なかで
も、放熱部材１７０を水道水に接触可能な構造とするこ
とが好ましい。水道水には常に新鮮な冷水が供給されて
いるため高い放熱効率が得られるととも、水道水が少々
温まっても困らないからである。

【００５６】熱電発電システム１００においては、放熱
部材１７０に太陽光があたらないように構成されたひさ
しをさらに設置することもできる。熱電発電装置１５０
の放熱効率をさらに向上させるためには放熱部材１７０
を大きくすることが好ましいが、こうすると放熱部材の
一部が太陽光に照射され放射効率が低下する可能性を生
じる。このような場合であっても、このようなひさしを
設けることによって、放熱効率の低下が抑制され、熱電
発電効率の低下を抑制することができる。。

【００５７】図３は、本発明の実施形態１に係る熱電発
電システム１００のブロック図である。図３に示される
ように、この熱電発電システム１００は、この熱電発電
装置１５０からの電力を集電する集電装置と、この集電
装置からの電力を交流に変換するＤＣ／ＡＣインバータ
と、電力会社に販売する電力の量や電力会社から購入す
る電力の量を計測する売買電力計と、前記ＤＣ／ＡＣイ
ンバータからの交流電力を家庭用負荷又は／及び電力会
社へ導いたり、電力会社からの電力を家庭用負荷に導い
たりする分電盤と、これらの必要な制御を行う制御回路
と、をさらに備えている。

【００５８】熱電発電システム１００は、熱電発電素子
Ａの放熱面における熱を大気中に放出するため、外気温
によって出力が変動する。また、各家庭などにおける電
力使用量も時間とともに変動する。しかしながら、この
ように構成すると、電力があまったときは電力会社にそ
の電力を販売することができ、電力が足らないときはそ
の足らない電力を電力会社から購入することができる。
このため、電力会社との電力の売買が容易になり、国の
代替エネルギー推進の政策にも沿うものとなる。

【００５９】熱電発電システム１００は、集電装置から
の電力を蓄える充電池と、この充電池に充電を行う充電
回路と、をさらに備えている。このため、あまった電気
の全部又は一部は電力会社に販売せずに充電池に充電し
ておくこともできる。充電池は、効率低下を抑制するた
めに、各施設の屋内に設置することが好ましい。

【００６０】熱電発電システム１００は、日時、天候、
気温、湿度、温泉水の温度、前記売買電力計で計測され
た結果、熱電発電装置の異常などを知らせるアラーム情
報などを表示するモニタリングシステムをさらに備えて
いる。このため、熱電発電装置１５０によって発電され
た電力の量や、電力会社に販売した電力の量（及び代
金）、電力会社から購入した電力の量（及び代金）が、
目に見えるようになりる。すなわち、熱電発電システム
１００を導入した効果が目に見えるようになり、この熱
電発電システム１００の導入の効果を確認しながらこの
システムを利用することができる。この結果、火力発電
や原子力発電を代替する代替エネルギーの普及・啓蒙に
も役立つ。さらにこの熱電発電システムの効果をデモン
ストレーションするためのモデルハウスを設置すれば、
さらに、火力発電や原子力発電を代替する代替エネルギ
ーの普及・啓蒙にも役立つ。

【００６１】（実施形態２）図４は、本発明の実施形態
２に係る熱電発電システム２００の説明図である。図５
は 本発明の実施形態２に係る熱電発電システム２００
の部分拡大図である。実施形態２が実施形態１と異なる
のは、以下の点である。すなわち、実施形態１では、熱
電発電ユニット１１０が供給ライン３２中に設置されて
いるのに対して、実施形態２では、熱電発電ユニット２
１０は、温水タンク３０の底部に併設して設置されてい
る。

【００６２】図４に示されているように、温水タンク３
０は、家庭などの施設に容易に温泉水を供給できるよう
にするため、通常温泉水の使用場所よりも高い場所に設
置されている。このため、熱電発電ユニット２１０の設
置作業が容易であり設置コストも安価になり、またメン
テナンスも容易になる。このため、実施形態２に係る熱
電発電システム２００はこれらの施設において広く普及
させることが可能な熱電発電システムとなる。

【００６３】また、温水タンク３０は通常温泉水の使用
場所（風呂、暖房器具など）よりも高い場所に設置され
ているため、温水タンクの下部には通常大きな空間が存
在し、放熱のためのスペースを十分確保することができ
る。また、温水タンク３０の底は常に日陰となるため、
熱電発電素子２５０に太陽光が照射されることはなく、
そのため、熱電発電素子全体が温まって温度差が確保で
きなくなることもなくなる。また、温水タンク３０の下
部は風通しがいいので、放熱効率も高く、その結果、熱
電発電効果も高くなる。

【００６４】（実施形態３）図６は、本発明の実施形態
３に係る熱電発電システム３００の説明図である。図７
は 本発明の実施形態３に係る熱電発電システム３００
の部分拡大図である。実施形態３が実施形態１と異なる
のは、以下の点である。すなわち、実施形態１では、熱
電発電装置１５０が熱電発電用サブタンク１２０中の温
泉水を熱源として熱電発電を行っているのに対して、熱
電発電装置３５０は、前記熱電発電ユニット３１０中に
配置された供給ライン３２中の温泉水の熱を箱状のヒー
トパイプ３８０を用いて汲み上げて熱電発電素子Ａの吸
熱面に伝達するように構成している。このため、ヒート
パイプ３８０の極めて高い熱伝導率によって、温泉水か
ら熱電発電素子Ａへの熱の伝達が容易に行われる結果、
高い熱電発電効率が得られている。

【００６５】（実施形態４）図８は、本発明の実施形態
４に係る熱電発電システム４００の説明図である。図９
は 本発明の実施形態４に係る熱電発電システム４００
の部分拡大図である。実施形態４が実施形態１と異なる
のは、以下の点である。すなわち、実施形態１では、熱
電発電ユニット１１０が供給ライン３１０中に配置され
ているのに対して、実施形態４では、熱電発電ユニット
４１０は温水タンク３０の蓋４２０に配置されている。
また、、実施形態１では、熱電発電装置１５０は、熱電
発電用サブタンク１２０中の温泉水を熱源として熱電発
電を行っているのに対して、実施形態４では、温水タン
ク３０中の温泉水を熱源として熱電発電を行っている。
また、実施形態１では、熱電発電用サブタンク１２０中
の温泉水の熱をサブタンク本体１３０の金属部材を介し
て伝達させているのに対して、実施形態４では、温水タ
ンク３０中の温泉水の熱をヒートパイプ４９０を介して
伝達させている。

【００６６】このため、実施形態４に係る熱電発電シス
テム４００においては、熱電発電用サブタンクを別途設
置する必要がないという利益がある。また、ヒートパイ
プの極めて高い熱伝導率によって、温泉水から熱電発電
素子への熱の伝達が容易に行われる結果、高い熱電発電
効率が得られるという利益もある。

【００６７】実施形態４においては、管状のヒートパイ
プ４９４の一方端を箱型にしたヒートパイプ４９０を用
い、この箱型部分４９２を、銅の吸熱ブロック４８０に
一旦熱的に接触させ、その吸熱ブロック４８０を熱電発
電素子Ａの吸熱部に熱的に接触させるようにしている。

【００６８】（実施形態５）図１０は、本発明の実施形
態５に係る熱電発電システム５００の説明図である。図
１１は 本発明の実施形態５に係る熱電発電システム５
００の部分拡大図である。実施形態５が実施形態４と異
なるのは、以下の点である。すなわち、実施形態４で
は、熱電発電ユニット４１０が温水タンク３０の蓋４２
０に配置されているのに対して、実施形態５では、熱電
発電ユニット５１０が温水タンク３０の側面５２０に配
置されている。このため、メンテナンスのために蓋を開
閉する必要が生じる場合であっても、わざわざ熱電発電
ユニットを取り外す必要がなくなるため、便利であると
いう利益がある。

【００６９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係る熱電発電システムの
説明図である。

【図２】本発明の実施形態１に係る熱電発電システムの
部分拡大図である。

【図３】本発明の実施形態１に係る熱電発電システムの
ブロック図である。

【図４】本発明の実施形態２に係る熱電発電システムの
説明図である。

【図５】本発明の実施形態２に係る熱電発電システムの
部分断面図である。

【図６】本発明の実施形態３に係る熱電発電システムの
説明図である。

【図７】本発明の実施形態３に係る熱電発電システムの
部分断面図である。

【図８】本発明の実施形態４に係る熱電発電システムの
説明図である。

【図９】本発明の実施形態４に係る熱電発電システムの
部分断面図である。

【図１０】本発明の実施形態５に係る熱電発電システム
の説明図である。

【図１１】本発明の実施形態５に係る熱電発電システム
の部分断面図である。

【図１２】熱電発電素子の熱電発電機構を説明するため
の図である。

【図１３】従来の熱電発電装置の外観図である。

【符号の説明】

１０・・・熱電発電システム ２０・・・家屋 ２２・・・浴槽 ３０・・・温水タンク ３２・・・供給ライン ３２Ｖ・・・取水バルブ ３４・・・オーバーフロー管 ３６・・・ドレイン管 ３６Ｖ・・・ドレインバルブ ３８・・・屋内導入管 ３８Ｖ・・・屋内導入バルブ ４０・・・地面 ４２・・・排水溝 ５２・・・電力線 ５４・・・屋内制御装置 １００、２００、３００、４００、５００・・・熱電発
電システム １１０、２１０、３１０、４１０、５１０・・・熱電発
電ユニット １２０、２２０・・・熱電発電用サブタンク １３０、２３０・・・サブタンク本体 １４０、２４０、３４０、４４０、５４０・・・断熱材 １５０、２５０、３５０、４５０、５５０・・・熱電発
電装置 １６０、２６０、３６０、４６０、５６０・・・断熱材 １７０、２７０、３７０、４７０、５７０・・・放熱部
材 ３３０・・・熱電発電ユニット内壁材 ３３０・・・熱電発電ユニット本体 ３８０・・・ヒートパイプ ４２０・・・温水タンクの蓋 ４８０、５８０・・・金属ブロック ４９０、５９０・・・ヒートパイプ ４９２、５９２・・・箱型部 ４９４、５９４・・・管状部 ５２０・・・温水タンクの側部 ８００・・・熱電発電素子 ８１０Ｎ・・・Ｎ型半導体 ８１０Ｐ・・・Ｐ型半導体 ８２０Ｈ・・・吸熱側セラミック ８２０Ｌ・・・放熱側セラミック ８３０Ｈ・・・吸熱側電極 ８３０Ｌ・・・放熱側セラミック ９００・・・熱電発電装置 ９２２・・・吸熱面 ９２４・・・熱電発電素子 ９２６・・・放熱面 ９３０・・・温水導入口 ９３２・・・温水排水口 ９３４・・・冷水導入口 ９３６・・・冷水排水口 Ｖ・・・電圧計 Ａ・・・電流計 Ａ２・・・半導体層 Ａ１・・・吸熱側電極 Ａ３・・・放熱側電極

フロントページの続き (72)発明者 前田 浩 長野県諏訪郡下諏訪町北四王5415番地ノ１ 株式会 社イングスシナノ内 (72)発明者 青木 博夫 長野県長野市稲里町中氷鉋876番地２ (72)発明者 栗山 弘 長野県諏訪郡下諏訪町9383番地１

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温泉水を熱源として熱電発電を行うため
   の熱電発電システムであって、 一般家庭、各種商業施設、各種製造施設、各種公共施設
   などに設置され、風呂、暖房などに用いる温泉水を貯蔵
   する温水タンクに温泉水を供給するための供給ラインに
   接続された熱電発電用サブタンクと、 この熱電発電用サブタンク中の温泉水を熱源として熱電
   発電を行う熱電発電装置と、を有することを特徴とする
   熱電発電システム。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の熱電発電システムにお
   いて、前記サブタンクは、前記供給ライン中に設置され
   てなることを特徴とする熱電発電システム。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の熱電発電システムにお
   いて、前記サブタンクは、前記温水タンクに併設して設
   置されてなることを特徴とする熱電発電システム。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の熱電発電システムにお
   いて、前記サブタンクは、前記温水タンクの底部に設置
   されてなることを特徴とする熱電発電システム。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれかに記載の熱電
   発電システムにおいて、前記熱電発電装置は、大気中に
   熱を放出する放熱部材をさらに有することを特徴とする
   熱電発電システム。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の熱電発電システムにお
   いて、前記サブタンクと前記放熱部材との間に配置され
   る格子状の断熱部材をさらに有し、この格子状の断熱材
   の各空間部に熱電発電素子が収容されてなることを特徴
   とする熱電発電システム。
7. 【請求項７】 請求項１乃至４のいずれかに記載の熱電
   発電システムにおいいて、前記熱電発電装置は、温泉水
   の熱を熱電発電素子の吸熱面に伝達するためのヒートパ
   イプをさらに有してなることを特徴とする熱電発電装
   置。
8. 【請求項８】 温泉水を熱源として熱電発電を行うため
   の熱電発電システムであって、 一般家庭、各種商業施設、各種製造施設、各種公共施設
   などに設置され、風呂、暖房などに用いる温泉水を熱源
   として熱電発電を行う熱電発電装置、を有する熱電発電
   システムであって、 前記熱電発電装置は、前記温泉水の熱を熱電発電素子の
   吸熱面に伝達するためのヒートパイプを有してなること
   を特徴とする熱電発電システム。
9. 【請求項９】 請求項１乃至８のいずれかに記載の熱電
   発電システムであって、 この熱電発電システムからの電力を集電する集電装置
   と、 この集電装置からの電力を交流に変換するＤＣ／ＡＣイ
   ンバータと、 電力会社から購入する電力や電力会社に売却する電力の
   量を計測する売買電力計と、 前記ＤＣ／ＡＣインバータからの交流電力を家庭用負荷
   又は／及び電力会社へ導いたり電力会社からの電力を家
   庭用負荷に導いたりする分電盤と、 これらの必要な制御を行う制御回路と、をさらに備えた
   ことを特徴とする熱電発電システム。
10. 【請求項１０】 請求項１乃至８のいずれかに記載の熱
    電発電システムに用いるための熱電発電ユニットであっ
    て、前記供給ラインに接続されるように構成された熱電
    発電用サブタンクと、この熱電発電用サブタンク中の温
    泉水を熱源として熱電発電を行うための熱電発電装置と
    を有してなることを特徴とする熱電発電ユニット。
11. 【請求項１１】 温水を貯蔵する温水タンクと、 この温水タンク中の温水を熱源として熱電発電を行う熱
    電発電装置と、を有する熱電発電システムであって、 前記熱電発電装置は、前記温水の熱を熱電発電素子の吸
    熱面に伝達するためのヒートパイプを有してなることを
    特徴とする熱電発電システム。